Le problème majeur des panneaux solaires, c’est qu’ils sont très pratiques le jour, lorsque le soleil brille, mais qu’ils ne servent à rien la nuit, dans l’obscurité. Néanmoins, de nombreux scientifiques ont décidé de remédier à cette limitation en tentant de créer des dispositifs également utilisables de nuit.
Les récentes recherches sur les panneaux solaires nocturnes et le principe de fonctionnement théorique
Plus tôt dans l’année, une équipe de scientifiques a démontré la production mesurable d’énergie à partir du principe inverse d’une cellule solaire classique. Celle-ci pourrait à terme produire environ un dixième de l’énergie d’un panneau solaire, excepté qu’elle serait capable de le faire durant la nuit.
Les panneaux solaires, comme nous le savons tous, absorbent les rayons du soleil, qui sont alors convertis en électricité utilisable pour les ménages. Lorsque la lumière du soleil éclaire la cellule, l’énergie thermique des photons entrants est absorbée par le silicium du dispositif.
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En d’autres termes, c’est l’énergie thermique des photons qui descendent du ciel qui déclenche le processus de génération d’énergie électrique.
Toutefois, ce n’est pas un processus à sens unique : comme notre planète tourne sur elle-même, le rayonnement solaire réchauffe la Terre pendant la journée, mais la Terre libère de nouveau cette énergie sous forme de lumière infrarouge dans la fraîcheur de la nuit.
C’est précisément ce flux de photons infrarouges dans l’air plus froid qu’un groupe de chercheurs cherche à exploiter.
Le dispositif expérimental de l’équipe de recherche s’appelle une diode thermoradiative et fonctionne essentiellement comme l’inverse d’une cellule solaire. Cette dernière accepte l’énergie thermique rayonnée vers le haut depuis la Terre (ou toute autre source de chaleur) dans une zone plus froide et transformant le flux d’énergie à travers ce différentiel de température en potentiel électrique.
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Le dispositif est construit à l’aide de certains des matériaux notamment utilisés dans les lunettes de vision nocturne infrarouge.
L’idée, d’un point de vue thermodynamique, qu’il soit possible produire de l’énergie par l’émission de lumière plutôt que par l’absorption peut être surprenante pour de nombreuses personnes. Néanmoins, tout comme une cellule solaire, le dispositif principal reste en fin de compte un moteur thermique.
La différence étant de permuter le convertisseur d’énergie du côté froid (la cellule solaire étant sur Terre et absorbant les photons du Soleil) au côté chaud (la diode thermoradiative étant sur Terre et émettant des photons dans le froid de l’espace).
L’innovation est le carburant de demain.
Pourrait-on espérer voir cette technologie apparaître dans nos foyers ou est-ce une utopie ?
Avec un différentiel de température de seulement 12,5 °C, l’équipe de scientifiques a réussi à mesurer une densité de puissance électrique thermoradiative de pointe de 2,26 mW par mètre carré, avec une efficacité radiative estimée à 1,8 %. Néanmoins, il convient de noter qu’il ne s’agit pas d’une grande quantité d’énergie à ce stade.
À l’heure actuelle, les résultats dont nous disposons avec la diode thermoradiative est relativement de très faible puissance (à peine de quoi utiliser un chargeur de téléphone).
Cependant, les scientifiques théorisent qu’il est effectivement envisageable que cette technologie produise à terme environ 10% de la puissance des cellules solaires diurnes. Si cela paraît faible, il s’agit tout de même d’une quantité infiniment plus importante que les panneaux solaires classiques produisent de nuit.
Par ailleurs, il devrait être possible d’utiliser cette technologie pour générer de l’énergie à partir de plus ou moins tout ce qui brille lorsque vous le regardez à travers une caméra thermique. Cela pourrait inclure la récolte d’énergie à partir de la chaleur résiduelle industrielle, ou même la création d’appareils bioniques fonctionnant à partir de la propre chaleur du corps.
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L’équipe précise qu’il s’agit d’une première étape, avec un long chemin à parcourir en termes d’optimisation et de développement. Elle espère notamment que le monde commercial interviendra pour financer et diriger les prochaines étapes, qui incluent l’intégration de tels systèmes dans les foyers.
Si les scientifiques estiment qu’il s’agit d’une véritable percée, ils soulignent qu’il reste un long chemin à parcourir.
En effet, on ne pourrait espérer voir les premiers modèles de panneaux solaires nocturnes véritablement fonctionnels que d’ici une à deux décennies, au plus tôt. Cela prend cependant en compte un gain d’intérêt pour cette technologie par l’industrie, ce qui ne semble cependant pas être un problème, si l’on en juge par la popularité des panneaux solaires classiques.